I. ОСОБЕННОСТИ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
частицами
ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ модель, соответствующая газу,
взаимодействием между
которого
пренебрежимо мало.
УСЛОВИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА:
•Диаметр молекул много меньше
ND
расстояния между ними: D<
ПАРАМЕТРЫ
(
МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ
МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ
(МАКРО) –
параметры больших масштабов,
характеризующие свойства Г как
целого
(
,
TVpm
)
,
,
(МИКРО) –
параметры малых масштабов,
характеризующие движение
отдельных молекул
kEpvm
)
(
,
,
,
0
приборы для измерения
(весы, манометр, термометр) не учитывают внутреннее
строение вещества
СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПИСАНИЯ – изучение свойств
макросистем на основе анализа теплового движения огромного числа
частиц (с учетом внутреннего строения)
II. ТЕМПЕРАТУРА,ЕЁ ФИЗИЧЕСКИЙ
СМЫСЛ.
1. ТЕМПЕРАТУРА? ТЕПЛОТА ТЕПЛОРОД (невидимая, невесомая
Ж)
ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА
•Ломоносов М.В. (Россия) – теория
•Румфорд, Дэви (Англия) – опытное обоснование
•Степень нагретости тела (холодное, горячее)
•Указывает направление теплового обмена (от нагретого к холодному)
•Характеризует тепловое равновесие – состояние, при котором все
макропараметры системы неизменны t°C=const, p,V=const
ТЕМПЕРАТУРА (t°C,T) – СФВ, характеризующая состояние
теплового равновесия макросистемы.
ОТ ФАРЕНГЕЙТА ДО КЕЛЬВИНА
КЕЛЬВИН (ТОМСОН Уильям)
(Англия) (18241907)
ФАРЕНГЕЙТ Габриель
(Германия) (16861736)
РЕОМЮР Антуан
(Франция) (16831757)
ЦЕЛЬСИЙ Андерс
(Швеция) (170144),
ЛИННЕЙ Карл
(Швеция) (17071778)
ШКАЛА ФАРЕНГЕЙТА (1724г)
212 (кипение воды)
96 (температура человека)
32 (вода + лёд)
0 (лёд + вода + нашатырь + поваренная соль)
(1 °F) равен 1/180 разности температур кипения
воды и таяния льда при атмосферном давлении
ШКАЛА РЕОМЮРА
(1730 г.)
80 Кипение воды
R
0 (таяние льда)
(1ºR) равен 1/80 разности температур кипения
воды и таяния льда при атмосферном давлении
ШКАЛА ЦЕЛЬСИЯ (1742г)
С
100 С (плавление льда)
0 С (кипение воды)
(1 °С) равен 1/100 разности температур плавления
льда и кипения воды при атмосферном давлении
II. ТЕМПЕРАТУРА,ЕЁ ФИЗИЧЕСКИЙ
СМЫСЛ.
2. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТРЫ ТЕРМОМЕТР
Основные требования:
Тепловой контакт (тело + термометр)
Тепловое равновесие
Масса тела >>массы термометра
Термометрическая шкала –
система сопоставимых числовых значений
температуры реперные точки (постоянные) –
фиксируемые основные температуры шкалы
(кипение и отвердевание воды)
II. ТЕМПЕРАТУРА,ЕЁ ФИЗИЧЕСКИЙ
СМЫСЛ.
3. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ТЕМПЕРАТУРЫ
характеризует состояние теплового равновесия интенсивность
теплового движения
KE
ТЕМПЕРАТУРА (T) – СФВ, мера средней кинетической энергии
хаотического поступательного движения молекул тела :
E
k
3
2
kT
E
k
i
2
kT
• СТЕПЕНЬ СВОБОДЫ (i) :
i=3 (одноатомная молекула, 3 направления движения (пост.))
i=5 (двухатомная молекула, 5 направлений движения (3пост. и 2 вращат.)
i=6 (трех и более атомная молекула)
У. Томсон (Англия) (лорд Кельвин)
•1848 г. – установление термодинамической шкалы абсолютных
температур – ШКАЛА КЕЛЬВИНА
T – абсолютная температура (T>0, [T]=1K)
АБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (0К) – температура,
при которой должно прекратиться тепловое движение
молекул (Ек=0)
АБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬ НЕДОСТИЖИМ
ПОСТОЯННАЯ БОЛЬЦМАНА (К) –
коэффициент, переводящий температуру из градусной
меры (К) в энергетическую(Дж) и обратно.
К=1,38 10 23 Дж/К
ШКАЛА КЕЛЬВИНА (1848г)
К
373 (кипение воды)
273 (таяние льда)
0 (абсолютный нуль)
(1К) равен 1/100 разности температур кипения
воды и таяния льда при атмосферном давлении
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ШКАЛА КЕЛЬВИНА
t°C 100 0 273
1K=1°C
TK 373 273 0
T=273,16K тройная точка воды ( различия между Ж,Г,Т)
ФОРМУЛЫ СВЯЗИ:
t=T273 °С
T=(t+273°)K
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ПО СТЕПЕНЯМ СВОБОДЫ:
i
2
Еk
kT
4. СКОРОСТЬ ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ
МОЛЕКУЛ
Е
k
E
k
kT
3
2
2mv
2
2
vm
0
2
3
2
kT
2
v
kT
3
m
0
kTN
3
А
3
RT
СРЕДНЯЯ КВАДРАТИЧНАЯ
УНИВЕРСАЛЬНАЯ ГАЗОВАЯ
СКОРОСТЬ
ПОСТОЯННАЯ (ТЕПЛОВАЯ СКОРОСТЬ)
R=8,31 ДжК/моль
3
RT
2
vкв
v
kN А
R
III. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МКТ ГАЗОВ, СЛЕДСТВИЯ ИЗ НЕГО
ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МКТ ГАЗОВ – уравнение, устанавливающее
связь между макропараметрами (р,n) и микропараметрами (m ,v)
•1857 г. – Р. Клаузиус (Германия) – основное уравнение МКТ газов
давление газа (результат ударов молекул газа со стенками сосуда)
p
1 nm
3
0
2
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ:
• Молекулы идеального газа в отсутствие внешних сил равномерно
распределяются в пространстве
Пространство 3х мерно, евклидово, все направления равноправны
оси Ох, Оу, Оz – равноправны
v
v
x
x
закон
N
N
N
v
у
v
z
N
N
N
v
у
v
z
v
2
x
2
v
1
3
Паскаля
2
•Средняя скорость
v
v
2
x
v
2
y
v
2
z
v
2
x
v
v
2
z
2
y
•Средняя квадратичная скорость
v
i
N
1
N
v
v
Const
2
v
v
N
N
1
2
v
кв
2
v
СЛЕДСТВИЯ ИЗ УРАВНЕНИЯ МКТ:
p
1 nm
3
0
2
E
K
2
vm
0
2
p
2
3
nE
K
EK
3
2
kT
p
nkT
n
p
kT
n
710,2
25
3
м
число
..
Лошмидта
..(
при
..
T
273
pK
,
10
5
Па
)
mn
0
1 p
2
3
mN
0
V
m
V
ЗАКОН ДАЛЬТОНА:
pСМ
....
p
1
p
2
Давление смеси идеальных газов равно сумме
парциальных давлений входящих в неё газов
Идеальный газ,основное уравнение МКТ.ppt
